منحنى الشحن

منحنى الشحن هو الرسم البياني الذي يبين كيف تتغير قدرة شحن السيارة الكهربائية على مدى جلسة شحن سريع، مرسوماً مقابل حالة شحن البطارية. فبدلاً من الحفاظ على معدل ثابت من الفراغ إلى الامتلاء، تقبل البطارية القدرة وفق نمط مميز: إذ ترتفع القدرة عادة إلى ذروة مبكرة في الجلسة ثم تتدرج نزولاً على مراحل مع امتلاء المجموعة. وهذا الشكل أساسي لفهم المدة التي يستغرقها الشحن السريع فعلياً في الواقع، لأن رقم الذروة الذي يعلنه الصانع لا يُحافَظ عليه إلا لبرهة قصيرة.

يكمن سبب التناقص في كيمياء البطارية. فمع اقتراب خلايا الليثيوم أيون من حالة شحن مرتفعة، يرتفع الجهد ويهبط المعدل الذي يمكن به إدخال الأيونات بأمان إلى القطب. ودفع تيار عالٍ إلى خلية شبه ممتلئة يخاطر بترسب الليثيوم وتسارع التدهور، ويولّد حرارة زائدة، لذا يخفض نظام إدارة البطارية القدرة تدريجياً لحماية الخلايا. ومن ثم لا يمثل المنحنى قيداً يُسعى لتجاوزه هندسياً، بل ضمانة متعمدة، والمجموعة المصممة جيداً تدير هذا النزول بذكاء لا بشكل مفاجئ.

يفسّر هذا السلوك النصيحة الشائعة بالشحن من نحو 10 إلى 80 بالمئة في الرحلات الطويلة. فالجزء السفلي والأوسط من المنحنى هو موضع أعلى قدرة وأسرع تدفق للطاقة، بينما قد تستغرق المرحلة الأخيرة من نحو 80 بالمئة إلى الامتلاء زمناً يقارب كل ما سبقها مجتمعاً. ولأجل تخطيط الرحلات، يكون التوقف عند 80 بالمئة ومواصلة القيادة أسرع إجمالاً غالباً من انتظار آخر شريحة من السعة، ولهذا يحسّن كثير من إرشادات الشحن ومخططات السير المدمجة عملها حول هذه النافذة.

ليست كل المنحنيات متساوية، والشكل أهم من الذروة. فالسيارة التي تلامس رقماً مرتفعاً جداً للحظة ثم تهبط بحدة قد تضيف طاقة أقل في عشر دقائق من منافِسة تكون قدرتها أدنى عند ذروتها لكنها مستوية وثابتة عبر نطاق واسع من سعة البطارية. ولهذا يكون المنحنى المستوي المستدام أعلى قيمة عموماً من الذروة العالية الضيقة، ولهذا تركز المقارنات بين السيارات بازدياد على متوسط القدرة عبر شحن من 10 إلى 80 بالمئة لا على الحد الأقصى.

تشكّل عدة عوامل المنحنى في أي يوم، منها درجة حرارة البطارية، وحالة الشحن التي تبدأ عندها الجلسة، وقدرة الشاحن نفسه. فالمجموعة الباردة تبقى دون إمكاناتها بكثير، وهو بالضبط سبب استخدام التهيئة المسبقة للبطارية لتدفئتها مسبقاً ورفع الجزء المبكر من المنحنى. وهكذا يرتبط منحنى الشحن ارتباطاً وثيقاً بالشحن السريع بالتيار المستمر، وقدرة الشحن القصوى، وحالة الشحن، والتهيئة المسبقة، وقراءته قراءة صحيحة من أنفع المهارات لمالك السيارة الكهربائية عند التخطيط للقيادات الطويلة.